李光春，蘇永虎，趙 磊，鞏 鑫，宋小軍，蒲慶隆

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州 貴陽 550005）

河鎮(zhèn)鄉(xiāng)工作區(qū)位于赫章縣西北角的云、貴兩省交界處，與云南省彝良縣、鎮(zhèn)雄縣相鄰，2018～2019 年通過對河鎮(zhèn)鄉(xiāng)地質(zhì)資源調(diào)查，河鎮(zhèn)鄉(xiāng)境內(nèi)出露大量峨眉山玄武巖，并進一步取樣做拉絲實驗（南京市玄武巖纖維生產(chǎn)及應用技術國家地方聯(lián)合工程研究中心，2019），實驗結果表明，所送樣品可用作生產(chǎn)連續(xù)玄武巖纖維的原料[1]，為該區(qū)玄武巖應用提供了參考依據(jù)和理論基礎。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構造位置，不同學者有不同的劃分方案。根據(jù)2017年《貴州省區(qū)域地質(zhì)志》推薦的貴州省地質(zhì)構造劃分方案，河鎮(zhèn)鄉(xiāng)大地構造位置處于上揚子陸塊（三級分區(qū)）黔北隆起區(qū)（四級分區(qū)）畢節(jié)弧形褶皺帶（五級分區(qū)）的西端[2]，在早二疊世晚期至晚二疊世早期，本區(qū)有大量的基性巖漿噴溢，形成廣泛分布的峨眉山玄武巖以及與其時間相近的同源、淺成侵入輝綠巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

河鎮(zhèn)鄉(xiāng)內(nèi)出露的地層由老至新為：二疊系中統(tǒng)梁山組（P2l）、二疊系中統(tǒng)棲霞—茅口組（P2q+m）、二疊系中—上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P2-3em）、二疊系上統(tǒng)宣威組（P3x）、三疊系下統(tǒng)飛仙關組（T1f）、三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組（T1-2j）、第四系（Q）（圖1）。

2.2 構造

區(qū)內(nèi)褶皺構造主要為北東向德卓向斜，總體為一斜歪褶皺，向斜軸向為北東45°，軸長32km；北西翼開闊舒展，且發(fā)育完整，傾角15°左右，南東翼遭白楊河逆斷層（F1）斷層的破壞，緊湊狹窄，傾角40°～90°，局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)；核部最新地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關組（T1f），兩翼地層依次為二疊系上統(tǒng)宣威組（P3x）、二疊系中—上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組（P2-3em）。

區(qū)內(nèi)斷裂構造主要為與德卓向斜同向的白楊河逆斷層（F1），次級斷裂構造有以則河斷層（F2）、海拉斷層（F3）、舍虎斷層（F4）。

白楊河逆斷層：貫穿整個區(qū)內(nèi)，走向呈北東45°展布，屬區(qū)域性的壓扭性逆斷層。該斷層破環(huán)德卓向斜南東翼的地層，對區(qū)內(nèi)煤層的連續(xù)性有破壞作用。該斷層走向長約數(shù)十公里，在工作區(qū)界內(nèi)長約8km，傾向南東，傾角50°～65°，破碎帶呈緊密擠壓狀態(tài)，多數(shù)地段破碎帶特征不明顯，水平斷距約200m（圖1）。

2.3 巖漿巖

工作區(qū)內(nèi)玄武巖產(chǎn)于二疊系中上統(tǒng)峨眉山組（P2-3em），巖性為墨綠色、深灰色致密塊狀拉斑玄武巖，暗灰色、灰黃色氣孔杏仁狀玄武巖、凝灰?guī)r，頂部巖石風化嚴重，其風化產(chǎn)物為紅黃色土狀殘積物。厚0～317.84m[3]。

3 河鎮(zhèn)地區(qū)玄武巖地質(zhì)特征

3.1 產(chǎn)出特征

該區(qū)玄武巖產(chǎn)于二疊系中上統(tǒng)峨眉山組（P2-3em），呈巖被產(chǎn)出，偶夾砂巖、粘土巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖及煤層（線），整合或平行不整合于茅口組灰?guī)r之上、平行不整合于宣威組含煤泥砂巖之下。上部巖性為角礫狀玄武巖夾致密狀玄武巖，中部為致密狀玄武巖夾杏仁狀玄武巖、少量氣孔狀玄武巖，下部為杏仁狀玄武巖夾致密狀玄武巖，表層巖石風化嚴重，其風化產(chǎn)物為紅黃色土狀殘積物[4]。

3.2 巖石特征

該區(qū)玄武巖以氣孔—杏仁玄武巖、無斑—少斑玄武巖為主,含少量的微晶和隱晶質(zhì)玄武巖[5]，外觀多為墨綠色、灰黑色致密塊狀，柱狀節(jié)理發(fā)育，組成的主要礦物有斜長石、輝石，含量一般在30%以下。

3.3 結構構造及礦物特征

致密狀玄武巖具間隱間粒結構（即拉斑玄武結構）和粒狀變晶結構，致密塊狀。在雜亂無章的條板狀斜長石格架空隙中，分布著玄武玻璃、輝石、鈦鐵礦等。斜長石呈板柱狀，長度多在0.05～0.3mm 間。輝石呈半自形粒狀，長度多在0.01～0.1mm 間。鈦鐵礦呈樹枝狀、板狀，粒度多在0.1mm以下。玄武玻璃部分皂石化，皂石呈細小鱗片狀或顯微纖維狀集合體。斜長石：45%～50%；輝石：20%～25%；皂石：20%；火山玻璃：15%；鈦鐵礦：5%（圖2b）。

杏仁狀玄武巖具玻基斑狀結構，杏仁狀構造、角礫狀構造。條板狀斜長石斑晶分布于火山玻璃組成的基質(zhì)中，長石長度多在0.02～0.2m 間。玄武玻璃部分碳酸鹽化。碳酸鹽礦物呈細小粒狀。石英呈他形粒狀，粒度小于0.06mm。鈦鐵礦呈樹枝狀、板狀，粒度多在0.06mm 以下。大量細小粒狀金屬礦物分布于玄武玻璃中，粒度多小于0.01mm。巖石中有大量不規(guī)則氣孔，多充填皂石、綠泥石。皂石、綠泥石呈細小鱗片狀或顯微纖維狀集合體。斜長石：30%～35%；火山玻璃：20%；皂石：15%～20%；碳酸鹽礦物：20%；石英：小于10%；金屬礦物：5%（貴州地礦中心實驗室，2019）（圖2d）。

圖2 河鎮(zhèn)地區(qū)玄武巖巖石特征

3.4 巖石化學特征

據(jù)區(qū)域資料，該區(qū)SiO2：47.12%～48.92%；Al2O3:13.61%～14.72%；Fe2O3:2.27%～4.91%，MnO:0.11%～0.22%，MgO:2.43%～4.58%；CaO：3.44%～8.50%；Na2O：2.24%～3.71%；K2O：0.40%～1.40%。里特曼組合指數(shù)1.3～3.8，屬鈣堿性玄武巖[6]。

3.5 噴發(fā)特征

貴州玄武巖以陸相溢流拉斑玄武巖為主，伴有爆發(fā)相火山碎屑巖和淺成侵位的輝綠巖、火山積—凝灰?guī)r。屬穩(wěn)定地塊裂陷階段—二疊紀非造山期產(chǎn)物[7]。而峨眉山玄武巖即華力西（海西）期以陸相噴溢為主，間有海相噴溢活動[8]，貴州省西部噴發(fā)結束晚，東部噴發(fā)結束早，河鎮(zhèn)地區(qū)地理位置位于威寧、水城、納雍一線之北，屬晚二疊世早至中期以陸相噴溢為主的玄武巖。

3.6 成因時代討論

（1）大構造背景成因：貴州境內(nèi)出露的峨眉山玄武巖，只是廣布于川滇黔峨眉山大火成巖省的東部邊緣部分，屬峨眉山大火成巖省東區(qū)的高鈦(TiO2＞2.8%)玄武巖，時間上形成于非造山階段的二疊紀，空間上分布于陸塊內(nèi)部大量沉積巖分布區(qū)。即貴州境內(nèi)的峨眉山玄武巖屬峨眉地幔柱邊部低程度部分熔融的產(chǎn)物，形成于大陸板塊內(nèi)部裂陷構造環(huán)境。

（2）時代：據(jù)前人研究成果，在貴州盤縣峨眉山大火成巖省東部峨眉山玄武巖系頂部近100m 厚凝灰?guī)r層中取得了LA－ICP－MS 鋯石U－Pb 年齡為251.0Ma±1.0Ma，限定了峨眉山大火山巖省火山噴發(fā)結束的時間。與華南地區(qū)的P-T 分界線年齡基本相同，同時還與西伯利亞大火成巖省火山噴發(fā)時間基本相同[9]。

4 可拉絲玄武巖評價依據(jù)

據(jù)搜集資料分析結合本次分析及實驗結果，河鎮(zhèn)地區(qū)致密狀玄武巖是適合拉絲的原礦石，也就是說，該區(qū)致密狀玄武巖可拉絲成玄武巖纖維。玄武巖纖維由天然的玄武巖礦石在高溫熔融狀態(tài)下通過拉絲漏板拉制而成，是一種新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，玄武巖連續(xù)纖維不僅強度高，而且還具有電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能，已在纖維增強復合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用[10]。

4.1 可拉絲巖石化學組分分析

本次調(diào)查中共采集樣品62件基本分析，其中48件為新鮮致密狀玄武巖，14 件為新鮮的杏仁狀玄武巖。SiO2含量為45.66%～50.20%，Al2O3含量為11.50%～15.02%，TiO2含量為3.60%～4.16%，F(xiàn)e2O3含量為12.66%～15.20%，CaO含量為4.84%～11.55%，MgO含量為0.97%～7.97%,K2O+Na2O含量為2.64%～4.04%，化驗結果顯示SiO2含量總體上致密狀玄武巖略高于杏仁狀玄武巖。其中53件樣品化驗結果達到拉絲玄武巖推薦值（該推薦值由四川點石玄武科技有限公司提供，2015），9 件樣品化驗結果未完全達到拉絲玄武巖推薦值，達到推薦值占比為85%。

4.2 拉絲實驗情況

根據(jù)前期調(diào)查和化學分析結果，共選送纖維實驗樣6件，分析項目有高溫熔點、高溫粘度、溶制玻璃液、析晶溫度，實驗結果表明6 件樣品均拉出了連續(xù)纖維（圖3）。

圖3 玄武巖拉絲實驗呈現(xiàn)

以樣品HZPM6-LS01（實驗室編號為232#）為例簡述拉絲情況，c、當溫度為1245℃±1℃時，轉(zhuǎn)速為900r/min 時，纖維直徑約為12.41μm；d、當溫度為1245℃±1℃時，轉(zhuǎn)速為1500r/min，纖維直徑約為9.06μm；e、當溫度為1275℃±1℃時，轉(zhuǎn)速為900r/min時，纖維直徑約為11.50μm；f、當溫度為1275℃±1℃時，轉(zhuǎn)速為1500r/min，纖維直徑約為11.48μm。

5 開發(fā)前景

5.1 政策導向

我國對發(fā)展玄武巖纖維高度重視和支持，在2001年發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維制備技術被列為中俄兩國政府間科技合作項目之后，“發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維”被列入多個計劃、規(guī)劃及鼓勵項目之中。國家“863”計劃課題的研究成果表明，我國有著完全自主知識產(chǎn)權的低成本、大規(guī)模發(fā)展連續(xù)玄武巖纖維的新技術、新裝置和新工藝。目前，玄武巖纖維已被列為21 世紀我國新的戰(zhàn)略資源。

5.2 玄武巖纖維性能及應用領域

玄武巖纖維由天然的玄武巖礦石在高溫熔融狀態(tài)下通過拉絲漏板拉制而成，是一種新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，玄武巖連續(xù)纖維不僅強度高，而且還具有電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能，已在纖維增強復合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用。

5.3 社會經(jīng)濟效益

玄武巖纖維是一種性能優(yōu)越的纖維材料，具有廣泛的用途，它的工業(yè)化生產(chǎn)和推廣使用具有很好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，隨著人民生活水平的提高，對建筑物質(zhì)量、性能的要求會越來越高，對該材料的需要亦將日益增加。玄武巖纖維的原料99%是天然的玄武巖石塊，來源豐富，價格低廉，生產(chǎn)過程沒有污染環(huán)境的物質(zhì)生成，對環(huán)境無危害，科技含量高，附加值高，投資較少。

5.4 市場前景

玄武巖纖維及其復合材料可以很好地滿足國防建設、交通運輸、建筑、石油化工、環(huán)保、電子、航空航天等領域結構材料的需求，對國防建設、重大工程和產(chǎn)業(yè)結構升級具有重要的推動作用，可替代玻纖、碳纖、鋼筋等增強材料，應用廣泛，市場前景不可估量。

6 結論及建議

河鎮(zhèn)鄉(xiāng)有豐富的優(yōu)質(zhì)玄武巖資源，并且尚未開采。境內(nèi)分布的玄武巖產(chǎn)于二疊系中上統(tǒng)峨眉山組（P2-3em），在河鎮(zhèn)鄉(xiāng)范圍分布廣泛，儲量豐富，礦石品質(zhì)優(yōu)良，礦藏開采條件好，交通運輸便利。河鎮(zhèn)鄉(xiāng)境內(nèi)水、電、網(wǎng)、訊等設施配套完善，原料不存在短缺，對玄武巖的開發(fā)利用具有一定可行性。通過其加工的高端產(chǎn)品玄武巖纖維性能優(yōu)越且應用領域十分廣泛，是河鎮(zhèn)鄉(xiāng)的一大優(yōu)勢資源，建議加快纖維用玄武巖采礦權的投放，配合工業(yè)園建設通過招商引進玄武巖纖維生產(chǎn)線，以新興產(chǎn)業(yè)促進助力鄉(xiāng)村振興。